第四章植物的呼吸作用(1).ppt

1、代谢,合成代谢,分解代谢,（光合作用）,体内物质代谢,外界吸收物质代谢,（糖、蛋白质、脂类和核酸）,植物体内的物质和能量的转化和利用,呼吸作用,产生能量,有机物的运输,第四章植物的呼吸作用,生物的新陈代谢可概括为两类反应： 1.同化作用(assimilation)-把非生活物质转化为生活物质。 2.异化作用（disassimilation）-把生活物质分解成非生活物质。 光合作用属于同化作用；呼吸作用属于异化作用。 呼吸作用是所有生物的基本生理功能，是一切生活细胞的共同特征，呼吸停止，也就意味着生命的终止。,第一节呼吸作用的概念和生理意义,一、呼吸的概念,有氧呼吸总反应式和燃烧反应式相同.但是

2、 呼吸作用与物质燃烧的主要区别： 1.燃烧时,有机物被剧烈氧化散热,呼吸作用中氧化作用分步骤进行,能量逐步释放.一部分能量转移到ATP和NAD(P)H分子中,成为随时可利用的贮备能,另一部分以热的形式放出。 2.燃烧是物理过程，呼吸作用是生理过程，在常温、常压下进行。,二、呼吸作用的生理意义,1.为植物生命活动提供能量 呼吸氧化有机物，将其中的化学能以ATP形式贮存起来。当ATP分解时，释放能量以满足各种生理过程的需要。 呼吸放热可提高植物体温，有利种子萌发、开花传粉受精等。抗氰呼吸,2.中间产物是合成植物体内重要有机物质的原料 呼吸产生许多中间产物，其中有些十分活跃，是进一步合成其他有机物的

3、物质基础。 3.在植物抗病免疫方面有着重要作用 呼吸作用氧化分解病原微生物分泌的毒素，以消除其毒害。 植物受伤或受到病菌侵染时，通过旺盛的呼吸，促进伤口愈合，加速木质化或栓质化，以减少病菌的侵染。PPP，多酚氧化酶,第二节呼吸代谢途径,多样性,化学途径多样性,呼吸电子传递多样性,末端氧化酶多样性,糖酵解,三羧酸循环,戊糖磷酸途径,一、糖酵解（EMP途径(Embden-Meverhef-Parnus Pathway) ）,己糖在无氧状态下分解成丙酮酸的过程。,1) 场所：细胞质 2) 总反应：C6H12O6+2NAD+2ADP+2H3PO42丙酮酸+2NADH+2H+2ATP 3)生理意义： A

4、.是有氧呼吸与无氧呼吸的共同途径。 B.产物丙酮酸化学性质活跃，参与其它物质代谢。 C.大部分反应可逆，是糖异生的基本途径。 D.提供部分能量，是厌氧生物能量的主要来源。,叶绿体,1. 磷酸化,ATP ADP,Mg2+,己糖激酶,葡萄糖或G,O,CH,2,O,6-磷酸葡萄糖或G-6-P,P,O,CH,2,O,H,HO,OH,H,OH,H,OH,H,H,（一）活化耗能阶段,H,激酶:催化ATP的磷酸基团专移到受体上的酶。 均需Mg2+或Mn2+激活。,第一步不可逆反应。,*,3. 再磷酸化,ATP ADP,Mg2+,磷酸果糖激酶,1,6-二磷酸果糖或 F-1,6-2P,6PF,*,第二步不可逆反

5、应。,F-1,6-2P,4. 裂解,醛缩酶,（二）裂解阶段,5. 异构,磷酸丙糖异构酶,3-磷酸甘油醛,HC=O,CH,OH,CH,OH,OH,CH,2,P,O,CH,2,P,P,O,磷酸二羟丙酮,6. 氧化脱氢,Pi、NAD+ (NADH+H+),3-磷酸甘油醛脱氢酶,3-磷酸甘油醛,HC=O,CH,OH,CH,OH,OH,CH,2,P,O,CH,2,P,P,O,1,3-二磷酸 甘油酸,O=C,HC,OH,CH,2,P,O,P,P,O,P,P,O,2,2,2,2,2,唯一的氧化还原反应,1,3-二磷酸甘油酸是第一个高能化合物,ADP ATP,磷酸甘油酸激酶,底物水平磷酸化：底物被氧化成含有高

6、能键的高能化合物，高能键水解释放的能量使ADP磷酸化生成ATP的过程。,3-磷酸甘油酸,7. 生成ATP,H,H,2,2,2,2,Mg2+,1,3-二磷酸 甘油酸,O=C,OH,CH,2,P,O,P,P,O,P,P,O,8. 异构,磷酸甘油酸 变位酶,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,H,H,2,2,9. 脱水,烯醇化酶,2-磷酸甘油酸,H,2,2,2,磷酸烯醇式丙酮酸是第二个高能化合物,ADP,ATP,Mg2+,丙酮酸激酶,10.再生成ATP,PEP,丙酮酸,第二步底物水平磷酸化,2,2,2,2,*,第三步不可逆反应,EMP能量计算：,无氧,有氧,2ATP,2NADH,原核：2NADH6ATP

7、， 共8ATP,真核：2NADH4ATP， 共6ATP,C6H12O62NAD+2ADP2Pi 2CH3COCOOH2(NADHH+ )2ATP,EMP总反应式：,原(真)核：1molG生成2molATP,三个关键酶：,己糖激酶,磷酸果糖激酶,丙酮酸激酶,EMP调控：,EMP途径,6-磷酸葡萄糖酶,1,6-二磷酸果糖酶,丙酮酸羧化酶和PEP羧激酶,一) 发酵作用 乳酸发酵：无氧条件下，机体将糖酵解生成的NADH交给丙酮酸生成乳酸的过程叫乳酸发酵。,乙醇发酵：若交给丙酮酸脱羧后的乙醛生成乙醇的过程叫乙醇发酵。,二、丙酮酸的去处,丙酮酸,乳酸,NADH+H+ 来自于第6步反应，使NAD+再生。,C

8、OOH,CHOH,CH,3,COOH,C=O,CH,3,1.生成乳酸,丙酮酸,COOH,C=O,CH,3,丙酮酸脱羧酶,NADH + H+,乙醛,HCO,CH,3,乙醇脱氢酶,乙醇,CHOH,CH,3,2.生成乙醇,NAD+,CO2,NADH+H+ 来自于 第6步，使NAD+再生。,1）场所：线粒体 A.外膜：通透性相对大，有利于内外物质交流。 B.内膜：通透性小，呼吸电子传递链排列在其上。 嵴 内膜向中心内陷，形成片状或管状的皱褶, 被称为嵴 C.基质：呼吸底物氧化的场所，含大量关键酶,一）场所及意义,三、三羧酸循环（TCA循环、柠檬酸循环）,丙酮酸在有氧条件下进入线粒体，经过三羧酸等一系列

9、物质转化，彻底氧化为水和CO2的循环过程。,二） 丙酮酸的氧化脱羧,G,丙酮酸,乙酰CoA,CO2,NADH+H+ FADH2,H2O,O,ATP,ADP,TCA循环,细胞质,线粒体,CO2,*,酶系包括三种酶，6种辅助因子。,丙酮酸的氧化脱羧（线粒体内膜上）,是有氧氧化第一步氧化脱羧反应。3C变为2C。,三）三羧酸循环的化学历程,3个阶段： 柠檬酸的生成 氧化脱羧 草酰乙酸的再生,1合成,柠檬酸合成酶,*,1,2,3,4,1,2,1,2,3,4,1,2,2异构化,1,2,3,4,1,2,1,2,3,4,1,2,3第一次化氧脱羧,异柠檬酸脱 氢酶NAD+ ）,1,2,3,4,1,2,1,2,3

10、,4,1,2,2,3,4,1,2,4第二次氧化脱羧,-酮戊二酸脱氢酶系（NAD+ ）,*,2,3,4,1,2,2,3,1,2,5生成ATP,A,A,琥珀酰CoA合成酶（琥珀酸硫激酶）,琥珀酰CoA是高能化合物。,唯一一步底物水平磷酸化,2,3,1,2,6第三次氧化脱氢,琥珀酸脱氢酶（FAD）,*,（反丁烯二酸）,位于线粒体内膜上。,7加水,延胡索酸酶,8.第四次氧化脱氢,苹果酸脱氢酶（ NAD+ ）,总结：,2. TCA循环严格需氧。线粒体基质中进行。,1. 乙酰COA被彻底氧化为CO2和H2O。 2CO2+3(NADH+H+)+1FADH2,3. 唯一一步底物水平磷酸化，生成1ATP。,4.

11、 三个关键酶（限速）： 柠檬酸合成酶，异柠檬酸脱氢酶，-酮 戊二酸脱氢酶系。,总反应,丙酮酸+4NAD+FADADP Pi2H2O 3CO2+4NADH4H+FADH2ATP TCA循环中生成的NADH和FADH2，经呼吸链将H+和电子传给O2生成H2O,同时偶联氧化磷酸化生成ATP。 底物水平磷酸化生成ATP。,3ATP,2ATP,原核生物： 1.EMP: 2238ATP 2.丙酮酸到乙酰COA: 236ATP 3.TCA 2（1332） 24ATP 总计： 38ATP,葡萄糖有氧氧化能量计算：,真核生物： 1.EMP: 2226ATP 2.丙酮酸到乙酰COA: 236ATP 3.TCA 2（1332） 24ATP 总计： 36ATP,四）三羧酸循环生理意义：,A.提供生命活动